วิธีการวัดความเครียดในสภาพแวดล้อมที่ต่ำ - อุณหภูมิด้วยมาตรวัดความเครียด?

การวัดความเครียดในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำเป็นสิ่งสำคัญในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงการบินและอวกาศแช่แข็งและวิทยาศาสตร์วัสดุ ในฐานะซัพพลายเออร์มาตรวัดความเครียดฉันเข้าใจถึงความท้าทายและข้อกำหนดเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการวัดความเครียดอย่างแม่นยำภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงเช่นนี้ ในบล็อกนี้ฉันจะหารือเกี่ยวกับข้อควรพิจารณาที่สำคัญเทคนิคและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการวัดความเครียดในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำโดยใช้มาตรวัดความเครียด

ทำความเข้าใจกับความท้าทายของการวัดความเครียดที่อุณหภูมิต่ำ

สภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำนำเสนอความท้าทายหลายประการที่อาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของการวัดความเครียด หนึ่งในความท้าทายหลักคือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุที่อุณหภูมิต่ำ วัสดุส่วนใหญ่แสดงการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติเชิงกลของพวกเขาเช่นโมดูลัสของความยืดหยุ่นและอัตราส่วนของปัวซองเมื่ออุณหภูมิลดลง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถนำไปสู่ข้อผิดพลาดในการวัดความเครียดหากไม่ได้รับการพิจารณาอย่างเหมาะสม

ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการขยายตัวทางความร้อนไม่ตรงกันระหว่างมาตรวัดความเครียดและตัวอย่างทดสอบ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงมาตรวัดความเครียดและตัวอย่างจะขยายหรือหดตัวในอัตราที่แตกต่างกันทำให้เกิดความเครียดและความเครียดเพิ่มเติมในมาตรวัด ซึ่งอาจส่งผลให้การอ่านที่ไม่ถูกต้องและแม้กระทั่งความเสียหายต่อมาตรวัดหากความเครียดจากความร้อนสูงเกินไป

นอกจากนี้อุณหภูมิต่ำยังสามารถส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าของมาตรวัดความเครียด ความต้านทานของวัสดุมาตรวัดอาจเปลี่ยนแปลงได้ตามอุณหภูมิและความต้านทานของฉนวนระหว่างมาตรวัดและชิ้นงานอาจลดลงนำไปสู่การรั่วไหลของไฟฟ้าและข้อผิดพลาดในการวัด

การเลือกมาตรวัดความเครียดที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันอุณหภูมิต่ำ

เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดความเครียดที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำจึงจำเป็นต้องเลือกมาตรวัดความเครียดที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชัน เมื่อเลือกมาตรวัดความเครียดให้พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

• ช่วงอุณหภูมิ:เลือกมาตรวัดความเครียดที่ออกแบบมาให้ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิที่คาดหวังของแอปพลิเคชัน มาตรวัดความเครียดส่วนใหญ่ได้รับการจัดอันดับสำหรับช่วงอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงและการใช้มาตรวัดนอกช่วงนี้อาจส่งผลให้การอ่านที่ไม่ถูกต้องและความล้มเหลวก่อนวัยอันควร
• วัสดุมาตรวัด:วัสดุมาตรวัดควรมีเสถียรภาพที่ดีและค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำของความต้านทาน (TCR) ที่อุณหภูมิต่ำ วัสดุมาตรวัดทั่วไปบางชนิดที่ใช้ในการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ ได้แก่ Constantan, Karma และ Advance
• กาว:กาวที่ใช้ในการเชื่อมต่อเกจวัดความเครียดกับชิ้นงานควรเหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ กาวบางชนิดอาจเปราะหรือสูญเสียความแข็งแรงพันธะที่อุณหภูมิต่ำนำไปสู่ความล้มเหลวของมาตรวัด
• การกำหนดค่า:การกำหนดค่าของมาตรวัดความเครียดเช่นหนึ่งในสี่สะพานสะพานครึ่งสะพานหรือมาตรวัดความเครียดสะพานเต็มนอกจากนี้ยังสามารถส่งผลกระทบต่อความแม่นยำและความไวของการวัด เลือกการกำหนดค่าที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะและประเภทของความเครียดที่ถูกวัด

เตรียมตัวอย่างทดสอบ

การเตรียมตัวอย่างทดสอบที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดความเครียดที่แม่นยำในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ ควรดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อเตรียมตัวอย่าง:

• การเตรียมพื้นผิว:พื้นผิวของชิ้นงานควรสะอาดเรียบเนียนและปราศจากสารปนเปื้อนใด ๆ เช่นน้ำมันไขมันหรือสนิม ใช้สารทำความสะอาดที่เหมาะสมและขัดเพื่อเตรียมพื้นผิวแล้วเช็ดให้แห้งด้วยผ้าที่สะอาด
• สถานที่ติดตั้ง:เลือกตำแหน่งที่เหมาะสมบนตัวอย่างสำหรับการติดตั้งมาตรวัดความเครียด ที่ตั้งควรปราศจากความเข้มข้นของความเครียดเช่นรู, รอยบากหรือขอบคมและควรเป็นตัวแทนของความเครียดที่วัดได้
• การติดตั้งมาตรวัด:ทำตามคำแนะนำของผู้ผลิตสำหรับการติดตั้งมาตรวัดความเครียดบนชิ้นงาน ใช้กาวที่แนะนำและนำไปใช้อย่างสม่ำเสมอกับด้านหลังของมาตรวัด วางมาตรวัดบนพื้นผิวที่เตรียมไว้อย่างระมัดระวังและใช้แรงดันเพื่อให้แน่ใจว่าการสัมผัสที่ดีระหว่างมาตรวัดและตัวอย่าง

การวัดความเครียดในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ

เมื่อมาตรวัดความเครียดติดตั้งบนตัวอย่างขั้นตอนต่อไปคือการวัดความเครียด เทคนิคต่อไปนี้สามารถใช้สำหรับการวัดความเครียดในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ:

• Wheatstone Bridge Circuit:วงจรบริดจ์สโตนบริดจ์เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการวัดความเครียดด้วยมาตรวัดความเครียด ในวงจรสะพานข้าวสาลีสโตนมาตรวัดความเครียดเชื่อมต่อกันในแขนข้างหนึ่งของสะพานและแขนอีกข้างประกอบด้วยตัวต้านทานคงที่ เมื่อมาตรวัดความเครียดอยู่ภายใต้ความเครียดการเปลี่ยนแปลงของมันจะเปลี่ยนไปทำให้เกิดความไม่สมดุลในวงจรบริดจ์ ความไม่สมดุลนี้สามารถวัดได้โดยใช้โวลต์มิเตอร์หรือเครื่องขยายเสียงและความเครียดสามารถคำนวณได้ตามการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน
• การชดเชยอุณหภูมิ:เพื่อชดเชยผลกระทบของอุณหภูมิต่อการวัดความเครียดสามารถใช้เทคนิคการชดเชยอุณหภูมิได้ วิธีหนึ่งทั่วไปคือการใช้มาตรวัดความเครียดแบบจำลองที่เหมือนกับมาตรวัดความเครียดที่ใช้งานอยู่ แต่ไม่ได้อยู่ภายใต้ความเครียด วัดหุ่นจำลองติดตั้งบนตัวอย่างเดียวกับมาตรวัดที่ใช้งานและเชื่อมต่อในแขนแยกของวงจรสะพานข้าวสโตน โดยการเปรียบเทียบการอ่านของมาตรวัดที่ใช้งานและหุ่นจำลองผลกระทบของอุณหภูมิสามารถกำจัดออกจากการวัดได้
• ระบบเก็บข้อมูล:ระบบเก็บข้อมูล (DAQ) สามารถใช้ในการบันทึกและวิเคราะห์การวัดความเครียด ระบบ DAQ ควรมีความสามารถในการวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในแรงดันไฟฟ้าด้วยความแม่นยำและความละเอียดสูง นอกจากนี้ยังควรชดเชยผลกระทบของอุณหภูมิและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ต่อการวัด

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการวัดความเครียดที่อุณหภูมิต่ำ

เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดความเครียดที่แม่นยำและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำควรปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดต่อไปนี้:

• การสอบเทียบ:ปรับเทียบมาตรวัดความเครียดและระบบการวัดก่อนการใช้งานแต่ละครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าการอ่านที่แม่นยำ ใช้แหล่งที่มาของสายพันธุ์ที่รู้จักเช่นติดตั้งการสอบเทียบหรือชิ้นงานอ้างอิงเพื่อสอบเทียบระบบ
• ดุลความร้อน:อนุญาตให้ชิ้นงานและมาตรวัดความเครียดถึงสมดุลความร้อนก่อนทำการวัดใด ๆ อาจใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวันขึ้นอยู่กับขนาดและมวลของชิ้นงานและความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างชิ้นงานและสิ่งแวดล้อม
• การตรวจสอบ:ตรวจสอบอุณหภูมิและความเครียดอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการวัดเพื่อให้แน่ใจว่าเงื่อนไขยังคงมีเสถียรภาพ การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ของอุณหภูมิหรือความเครียดควรได้รับการบันทึกและนำมาพิจารณาเมื่อวิเคราะห์ข้อมูล
• ความปลอดภัย:ใช้ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยที่เหมาะสมเมื่อทำงานกับสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ สวมชุดป้องกันถุงมือและแว่นตาและทำตามแนวทางความปลอดภัยที่จัดทำโดยผู้ผลิตอุปกรณ์

บทสรุป

การวัดความเครียดในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำเป็นงานที่ท้าทาย แต่สำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยการทำความเข้าใจกับความท้าทายการเลือกมาตรวัดความเครียดที่ถูกต้องเตรียมตัวอย่างทดสอบอย่างเหมาะสมและใช้เทคนิคการวัดที่เหมาะสมการวัดความเครียดที่แม่นยำและเชื่อถือได้ ในฐานะซัพพลายเออร์มาตรวัดความเครียดฉันมุ่งมั่นที่จะให้บริการผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงและการสนับสนุนทางเทคนิคเพื่อช่วยให้ลูกค้าของเราตอบสนองความต้องการการวัดความเครียดของพวกเขาในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ

หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการวัดความเครียดในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำหรือต้องการหารือเกี่ยวกับแอปพลิเคชันเฉพาะของคุณโปรดติดต่อเราเพื่อขอคำปรึกษา เราหวังว่าจะได้ทำงานร่วมกับคุณเพื่อค้นหาทางออกที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการการวัดความเครียดของคุณ

การอ้างอิง

• "เทคโนโลยีมาตรวัดความเครียด: พื้นฐานและการใช้งาน" โดย John R. Dally, Wallace F. Riley และ Kenneth G. McConnell
• "หลักการวัดและเครื่องมือวัด" โดย Alan S. Morris
• "วิศวกรรม cryogenic" โดย Richard W. Swift